鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)03

1、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：1. 設(shè)計(jì)資料某車間廠房總長(zhǎng)度約為78米,跨度為18m。車間設(shè)有兩臺(tái)30噸中級(jí)工作 制吊車。車間無(wú)腐蝕性的介質(zhì)。該車間為單跨雙坡封閉式廠房，屋架采用三角 形豪式鋼屋架。屋面坡度為1： 3,屋架間距為6m,屋架下弦標(biāo)高為9米，其 兩端鉸支于鋼筋混凝土柱上，上柱截面尺寸為=二匕:二-:,混泥土強(qiáng)度 等級(jí)為C30。屋面采用彩色壓型鋼屋板加保溫層屋面，C型檁條，檁距為2.325米。結(jié)構(gòu)的重要度系數(shù)為滋'：*，屋面的恒荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為 臨網(wǎng)打產(chǎn)。雪荷載為-二不考慮積灰荷載、風(fēng)荷載，不考慮全跨 荷載積雪不均勻分布狀況。屋架采用 Q235B,焊條采用E43型

2、。2. 屋架形式及幾何尺寸屋架形式及幾何尺寸如圖檁條支承于屋架上弦節(jié)點(diǎn)。屋架坡角為U& 檁距為 2.325m。圖1屋架形式和幾何尺寸3. 支撐的布置上、下弦橫向水平支撐設(shè)置在廠房?jī)啥撕椭胁康耐恢g，并在相應(yīng)開 間的屋架跨中設(shè)置垂直支撐，在其余開間的屋架上弦跨中設(shè)置一道通長(zhǎng)的剛 性細(xì)桿，下弦跨中設(shè)置一道通長(zhǎng)的柔性細(xì)桿。在下弦兩端設(shè)縱向水平支撐。 支撐的布置見圖2。-<><二Zx" 亠Vn1-|rFXi，s'v.><f”4 ”J. :i . Jk :匚.».“I .hfeO：. ：ik :r?：s-S d) d) 4 d) di)

3、 d)1 1 1 1Qj7Qd)亡-、JAJgo /1：.b匚-,.T' -1-r10 d 2)Q9 Q1-J)I)2 J圖2支撐的布置圖4. 檁條布置檁條設(shè)置在屋架上弦的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，間距 1.866m。因屋架間距為6m，所以在檁條跨中設(shè)一道直拉條。在屋脊和屋檐分別設(shè)置斜拉條和撐桿。5. 荷載標(biāo)準(zhǔn)值上弦節(jié)點(diǎn)恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值:上弦節(jié)點(diǎn)雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值由檁條傳給屋架上弦節(jié)點(diǎn)的恒荷載如圖 3p1p1p1PI ，80 p1/2P111i1jTP1P1PO1/2 ”!*圖3上弦節(jié)點(diǎn)恒荷載由檁條傳給屋架上弦節(jié)點(diǎn)的雪荷載如圖 4P2P2p2P21P2P2P.2p2/21/1 p2/248一1 -718Ur圖

4、4上弦節(jié)點(diǎn)雪荷載6. 內(nèi)力組合內(nèi)力組合見表一1屋架桿件內(nèi)力組合表表一1桿 件 名 稱桿 件 編 號(hào)恒何載及雪何載半跨雪荷載內(nèi)力組合最不利 何載(kN)內(nèi)力系數(shù)恒載內(nèi)力(kN)雪載內(nèi)力(kN)內(nèi) 力 系 數(shù)半跨雪 載內(nèi)力(kN)1.2 恒+1.4雪 (kN)1.2 恒+1.4半跨雪 (kN)123452+32+5上 弦 桿1-2-11.07-146.46-51.25-7.91-36.62-247.50-227.02-247.502-3-9.49-125.55-43.94-6.3-29.17-212.18-191.50-212.183-4-7.91-104.65-36.62-4.74-21.95-

5、176.85-156.30-176.854-5-6.32-83.61-29.26-3.16-14.63-141.30-120.82-141.30下 弦 桿1-610.5138.9248.627.534.73234.76215.31234.766-710.5138.9248.62627.78234.76205.59234.767-89.0119.0741.674.520.84201.22172.05201.228-97.599.2334.73313.89167.69138.52167.69豎 直 腹 桿2-600.000.0000.000.000.000.003-70.56.622.320.52

6、.3211.1811.1811.184-81.013.234.6314.6322.3622.3622.365-93.039.6913.891.56.9567.0757.3567.07斜 腹 桿2-7-1.58-20.90-7.32-1.58-7.32-35.33-35.33-35.333-8-1.8-23.81-8.33-1.8-8.33-40.24-40.24-40.244-9-2.12-28.05-9.82-2.12-9.82-47.40-47.40-47.407. 截面的選擇屋架桿件的選擇驗(yàn)算表表-2桿件選擇桿件編號(hào)截面截格幾何(mm長(zhǎng)算計(jì)算(mm長(zhǎng)度(mm半徑)(m長(zhǎng)徑m)長(zhǎng)細(xì)長(zhǎng)細(xì)穩(wěn)走

7、強(qiáng)數(shù)穩(wěn)容許J長(zhǎng)細(xì)f設(shè)計(jì)值b/t0.58y*t)上弦234-24-1762.5CCCx360932023層546>503().5 46 76.2101.101.10.55116.6150 215 9'08 11.2299.B252L50Cx360932023層569)753().5 46 76.2151.651.00;55&.3 150 215 9)03 11.2449.5(00下弦16232760<8 2780882022!O566>152；64".779.9153.684L4350 215豎腹260L56x3 837 735661.5735 1()

8、.82：1539.4 26.70.0350 2153711I156x3 8371L7013層314701().82：1578.8 53.513>.4350 215r桿48222L56k8 16742：>0517642：!05K).82715105.0B0.213>.4350 21559672L56k8 167429)4023運(yùn)229)401).82715140.006.940.1350 215斜腹27-35L53x8 837 23525092.51251).82715124.684.584.60.，4986.1 150 215 f.64 1422-4.20)7桿8-4C224

9、6k8 167426)502-2026i50K).82715126.296.496.4 0.，4060.1 150 215 J.64 1427-4.461649-472456k8 16743-18494.41181().827'.5143.513.413.04169.1 150 215 5.64 1432：2.9008. 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)8.1桿件焊縫尺寸的計(jì)算屋架桿件的焊縫計(jì)算表-3桿件名稱桿件 編號(hào)截面規(guī)格(mm)桿件內(nèi) 力(kN)肢背焊縫 尺寸.肢背焊角 長(zhǎng)度肢尖焊角 尺寸肢尖焊縫 長(zhǎng)度Kv(mm)上弦 桿1-22L100X10-247.56150680下弦 桿1-62L90X8234.

10、766150680豎腹桿2-6L56X805604403-7L56X811.185604404-82L56X822.365604405-92L56X867.07560440斜腹 桿2-7L56X8-35.335604403-82L56X8-40.245604404-92L56X8-47.4560440注：表中焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度 鳥令次。陰不小于亠和40mm其中較小值8.2形心距離的確定屋架各桿件的角鋼背面的距離一.如圖表-4,表中為桿件重心線至角鋼背面 的距離。屋架各桿件的角鋼背面的距離一.表-4桿件名稱桿件截面重心距離Za(mm)軸線距離Z0(mm)備注上弦桿2L100X1028.430下弦桿2

11、L90X825.225腹桿2-7L56X816.8153-8L56X816.8154-92L56X816.8155-102L56X816.8156-112L56X816.8152-8L56X816.8153-92L56X816.8154-102L56X816.8155-112L56X816.8158.3節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)8.3.1支座節(jié)點(diǎn)圖5支座節(jié)點(diǎn)”(1)上弦桿的節(jié)點(diǎn)連接計(jì)算A. 支座底板的計(jì)算支座反力二二池二= 二id = : ； “二設(shè) a,b取 12cm，則 *:】a I-:：匚二:;底板的承壓面積- -；-底板下的應(yīng)力=1.71 < 聯(lián)底板的最大彎矩迸二卜成J ,由于- _ -: -&

12、#39;-，則M = 0.C6 X 1.71 X 1692 = 2930.36N mm支座厚度6XZ93C .3tH, 9S-X215=92 呂 mg 取 12mmB. 加勁肋計(jì)算加勁肋厚度取與節(jié)點(diǎn)相同。加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫的計(jì)算: 假定一塊加勁肋承受屋架支座反力的四分之一，即扣 89-44 = 2236KN焊縫受剪力二"，彎矩=一，、一 =】二二.<； - 設(shè)焊縫)弋：點(diǎn)"讓,焊縫計(jì)算長(zhǎng)度:kv = 221-20 X 2 - 2hf= 221-40-10 = 171mm由焊縫的應(yīng)力公式得vy+(翌=37.2徵/mm，<g = 160N/mmaC. 支座底板

13、的連接焊縫假定焊縫傳遞全部支座反力 曲；杉；哦：.帆設(shè)焊縫眩=心:，支座底板的連 接焊縫的長(zhǎng)度為：£lw = 2X(240 一 2hf + 4X (120 -5-10 - 2hf)=_一 - - : - .:-.-:=804】t二由公式得,44 KID=16.ZSnnn < f= 0.95 X 160 =152N/mm2，滿足要求。D. 上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：節(jié)點(diǎn)板與上弦角鋼肢背采用槽焊縫連接，假定槽焊縫只承受屋面的集中荷載 /_ :.-.節(jié)點(diǎn)板與上弦角鋼肢尖采用雙面角焊縫連接，承擔(dān)上弦的內(nèi)力差O節(jié)點(diǎn)1的槽焊縫；1 .0 1：,Zj：U,其中_為節(jié)點(diǎn)

14、板的厚度Lw = 740 - 2hf = 740-2 X 5 = 730mm由公式.-二-：-二一、，可見塞焊縫一般不控制，僅需驗(yàn)算肢尖焊縫。角鋼肢尖角焊縫的焊角尺寸 J i'W計(jì)算長(zhǎng)度Lw = 740 一 2hf = 730mm上弦桿的內(nèi)力差N=-247.5KN,偏心距.一 一二汀一則由公式得,SM2*7.5X10*3x0.7x5x730=丄 '、.nr 他152N/mms+ 4吐43衛(wèi)=S2.87 N/mm2 < F產(chǎn)=0.95 X 160=25.33 r/ r:rr._可見,肢尖焊縫滿足要求。(2)上弦弦間節(jié)點(diǎn)板的計(jì)算為便于上弦節(jié)點(diǎn)擱置屋面板，節(jié)點(diǎn)板的上邊緣縮進(jìn)肢背

15、10mm，采用 塞焊縫，按2條角焊縫計(jì)算。計(jì)算時(shí)可略去屋架上弦坡度的影響，而假定 集中荷載與上弦垂直。對(duì)于上弦節(jié)點(diǎn)”4”圖6上弦節(jié)點(diǎn)”A. 上弦桿肢背與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫節(jié)點(diǎn)板與上弦角鋼肢背采用塞焊縫連接，假定塞焊縫只承受屋面的集中荷載：。節(jié)點(diǎn)板與上弦角鋼肢尖采用雙面角焊縫連接，承擔(dān)上弦的內(nèi)力差-二。節(jié)點(diǎn)1的槽焊縫.L：_- ：其中.-為節(jié)點(diǎn)板的厚度Lw = 290 - 2hf = 290-2 X 4 = 282mm由公式ZX0-7X4-M2S2=l-L16N/mm3 V 斎=0.95 X16D =152N/mm2可見塞焊縫一般不控制B. 上弦桿肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫角焊縫的焊角尺寸n二 皿皿,

16、計(jì)算長(zhǎng)度Lw = 290 2bf = 280mnL上弦桿的內(nèi)力差N=-35.53KN,偏心距工乞.：八？.'z ,則由公式得,2x0i7>clix； wixfiLTxExieft1= 25.25 XT.- rrzr:235.EHX10*2x0l7x5x290=18,13 N/mm:J(說(shuō) + # = J (詈F + 18132 = 27.51 N/mm <f = 0.95 X 160 = 152N/nima可見,肢尖焊縫滿足要求。對(duì)于其他2,3上弦節(jié)點(diǎn)，由于節(jié)點(diǎn)板的尺寸長(zhǎng)均不小于"4"號(hào)節(jié)點(diǎn)，而其所受的節(jié)點(diǎn) 集中力和弦桿軸向內(nèi)力差都相等，故其余上弦節(jié)點(diǎn)只

17、要在上弦桿的肢背和肢間處 采用滿焊即可。A.下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫下弦與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫長(zhǎng)度為 420mm,址二二口，內(nèi)力差N=-33.53KN受力較大的肢背處焊縫應(yīng)力為0.7 X 33.53 X 10a“rf = 8.18 N/mm* <= 160 N/mm*七 2X0.7XS X(420- 10)f故按構(gòu)造滿焊即可。由于下弦節(jié)點(diǎn)6,7的節(jié)點(diǎn)板尺寸長(zhǎng)均不小于"8"號(hào)節(jié)點(diǎn)板，故其所受的弦桿 軸向力內(nèi)力差都相等，故其余上弦節(jié)點(diǎn)只要在上弦桿的肢背和肢間處采用 滿焊即可。(4)上弦節(jié)點(diǎn)”5”圖8上弦節(jié)點(diǎn)”5”A.上弦桿肢背與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：節(jié)點(diǎn)板

18、與上弦角鋼肢背采用塞焊縫連接定塞焊縫只承受屋面的集中荷載 /-0節(jié)點(diǎn)1的塞焊縫卜論=汀匚=畑皿,其中一為節(jié)點(diǎn)板的厚度。Lw = 146 2hf = 146 2 X 4 = 138mm由公式ct = =< 牢=0.95 X160 =152 N/mm2ZX0-7X.4-M13B可見塞焊縫一般不控制。B.上弦桿肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫肢尖角焊縫的焊角尺寸 匕：=“丁-,計(jì)算長(zhǎng)度ji.®._ !：.'2:. 二 m上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算按肢間焊縫承受上弦桿內(nèi)力的15%計(jì)算內(nèi)力差-二-:KN,偏心距.- ：m,則由公式得:&M_ &親2九25(1於冥估_ 3X

19、X7XhfaXl _ 2X0.7XEX：13=63.86 N/mm121-1X1 oE3x0i7x5xl3£= 22.27 N/mm:（誥）* + 3227a = 56.68 N/mm < = 0.95 X 160 = 152N/rnmz可見,肢尖焊縫滿足要求。C. 上弦拼接桿的計(jì)算上弦桿件與拼接角鋼之間在接頭一側(cè)的焊縫長(zhǎng)度為4xa.7KhfXf'141.3 MIO14X 0.7 X5X1«OX 0.95：+ 2X5=76.4mm取80mm.則角鋼長(zhǎng)度為-二二：-：-.:二.：!："-.?？紤]到拼接節(jié)點(diǎn) 的剛度，拼接角鋼的長(zhǎng)度取為600mm。為了使拼

20、接角鋼的和弦桿之間能緊貼便于施焊，需將拼接角鋼的棱角鏟去，把豎向肢切去：二二一*；，為拼接角鋼的厚度.拼接角鋼的截面削弱，由節(jié)點(diǎn)板來(lái)補(bǔ)償。下弦節(jié)點(diǎn)”9”圖9下弦節(jié)點(diǎn)”9”A.下弦桿拼接焊縫計(jì)算拼接角鋼與下弦桿用相同的規(guī)格，選用-二_，下弦桿與拼接角鋼之間的角焊縫的焊角尺寸采用丄:o根據(jù)公式得下弦桿件與拼接角鋼之間在接頭一 側(cè)的焊縫長(zhǎng)度為，Af=Hr 2hf =+ 21if4 X0.7XhrX f 4 X 0.7 X hfX呼1679 X 103=2X5= 88.8mm4 X 0.7 X 5 X 160 X 0.95取145mm,拼接角鋼的長(zhǎng)度為2 .一一二mm。為使拼接角鋼與弦桿之間密合，并便于是施焊，需將拼接角鋼的尖角切除, 且截取垂直肢的一部分寬度.-.拼接角鋼的這部削弱，可靠節(jié)點(diǎn)板來(lái)補(bǔ)償。B.下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫按桿件內(nèi)力的15%計(jì)算，設(shè)肢背處的焊角尺寸為=5mm,則需要的焊縫長(zhǎng)度為：4.：0.7xSKa3iX1.6C13.27nmi取噺焊戸可.4.：d.7xSxa5iX16O+ 2x5 =設(shè)肢尖處的焊角尺寸為：=5mm,則需要的焊縫長(zhǎng)度為:13.55mnt取滿焊即可。(6)節(jié)點(diǎn)板在斜腹桿作用下